L'hidrogen, un combustible verd amb gran potencial en el transport i en l'emmagatzematge energètic

Mentre tots els dits apunten al cotxe elèctric com el símbol de la mobilitat alternativa per a un futur sense emissions de CO2, un altre combustible, tan verd i renovable com el que més, es manté en un segon pla. Però tot això podria canviar en els propers anys.

I és que la idea d'una economia basada en l'hidrogen ha existit des de les crisis petrolieres dels anys setanta, encara que no ha arribat a materialitzar-se com un combustible d'èxit. No obstant això, d'acord amb Jan Cihlar de la consultora Ecofys, l'hidrogen podria convertir-se en un element clau per a la transició cap a una economia descarbonitzada, perquè l'important és produir electricitat de fonts renovables. Només una potencial caiguda dels costos podria aconseguir-ho, podria ser una possibilitat per aplicar-lo en el transport i en la indústria.
La major part de l'hidrogen produït avui en dia s'utilitza en les empreses petroquímiques i en la fabricació de fertilitzants. El 99% prové de l'evolució tecnològica del sector dels combustibles fòssils, bàsicament per ser un mètode més econòmic. Però en realitat si es vol utilitzar l'hidrogen com a combustible verd, si no progressa cap a altres camps, no té cap benefici climàtic real, ja que en els usos actuals s'emet CO2 en el procés.

Certament l'electròlisi de l'aigua per convertir-se en hidrogen és una alternativa a l'emissió de gasos d'efecte hivernacle. De fet, aquest "hidrogen verd" podria tenir nombroses aplicacions que van des de l'alimentació industrial als vehicles de piles de combustible, a més de l'emmagatzematge d'energia.
La pregunta clau és: Pot ser competitiu l'hidrogen? Com que els costos de producció de l'electròlisi estan relacionats amb els preus de l'electricitat, a mesura que aquests caiguin gràcies a la revolució de les energies renovables, cosa que ja està passant, les portes al desenvolupament de l'hidrogen podrien obrir-se definitivament.

Potencial reducció de costos
Es poden avaluar diversos escenaris per a l'evolució del cost de l'electròlisi de l'aigua. Les dades sobre els costos de producció a dia d'avui són escassos, principalment perquè fins ara s'han construït molt pocs electrolitzadors de grans dimensions. Prenent com a referència el punt en què està la tecnologia a dia d'avui, el cost de capital (CAPEX) per a un electrolitzador de membrana de electròlit polimèric (PEM) típic (de 1 MW) és d'uns 900 euros / kW. Per a sistemes alcalins grans està al voltant de 500 euros / kW.

Tot i que la tecnologia PEM és ara més cara, posseeix un potencial de reducció de costos molt més gran que l'alcalina, si es fa a gran escala. El Departament d'Energia dels EUA s'estima que el cost de capital de l'electrolitzador pot baixar a 250 euros / kW. En aquest nivell, si s'aconsegueix una eficiència òptima de l'electrolitzador (aproximadament el 75% en aplicacions d'energia a gas), si els preus de l'energia renovable continuessin caient i si els impostos sobre el carboni pugessin entre 45 i 85 euros / ton, l'hidrogen basat en l'electròlisi podria esdevenir un combustible competitiu. I si assumim un cost de l'electricitat en el mercat majorista en un rang entre 9-25 € / MWh, l'hidrogen verd podria ser un 45% més barat que l'hidrogen derivat del vapor de gas natural.

¿I per al transport? Doncs es traduiria en un cost entre 2,5 i 3,12 € / 100 km en costos de combustible per a l'usuari final. Això es pot veure en el següent gràfic:

Amb això es demostra que l'hidrogen és un combustible que podria ser revolucionari en el transport, ja que les eficiències de conversió del tanc a les piles de combustible poden ser substancialment més altes que les dels motors de combustió interna. Aquest avantatge es fa més ostensible si s'afegeix un impost sobre el carboni al preu dels combustibles fòssils.
No obstant això, la comparació no incorpora la diferència entre els preus de compra de vehicles convencionals enfront dels alternatius. Actualment l'avantatge de cost d'usar hidrogen en lloc de gasolina no és possible. En altres paraules, fins i tot si les despeses d'operació (OPEX) són comparables, el cost de compra del vehicle (CAPEX) afavorirà els vehicles de gasoil i gasolina. Perquè l'hidrogen sigui competitiu, o bé el cost per al mercat minorista hauria de baixar molt, fins i tot per sota del dels combustibles fòssils, o les economies d'escala haurien de reduir el cost dels vehicles alternatius significativament. I això, encara que a dia d'avui és difícil d'imaginar, no és impossible.

Hidrogen com a emmagatzematge d'energia
L'altra aplicació molt interessant on podria incorporar-se l'hidrogen com a energia verda és en els sistemes d'emmagatzematge d'energia. Probablement per això, s'hauria de desenvolupar en etapes. Mentre que el seu ús com a matèria primera química en el sector industrial i com a combustible en el transport podria guanyar impuls de manera immediata, la utilització en aplicacions estacionàries (per exemple, en l'emmagatzematge d'energia) s'espera que segueixi sent modest.
L'hidrogen podria proporcionar flexibilitat a la xarxa a través de la conversió de l'excés d'electricitat de les energies renovables en hidrogen i viceversa. Això podria ser en teoria útil en els casos d'alta generació i baixa demanda, de seguretat (per exemple, per a l'estabilitat de la xarxa), o econòmics, però els costos actualment són prohibitius.

Mentre s'espera al fet que la revolució de l'hidrogen arribi a les nostres vides quotidianes, ja hi ha iniciatives que prometen. De fet, al gener de 2017, al Fòrum Econòmic Mundial de Davos, un consorci de tretze empreses internacionals amb ingressos acumulats d'un bilió de dòlars va crear el Consell de l'Hidrogen. El seu propòsit principal és avançar en el coneixement i ús de l'hidrogen com a font d'energia. També Japó planeja que 5,3 milions de llars tinguin sistemes combinats de calor i electricitat basats en hidrogen el 2030, mentre que la ciutat de Leeds, al Regne Unit, s'ha proposat convertir la seva xarxa de gas natural en una xarxa d'hidrogen per al 2026. En el transport, trens, autobusos i camions estan intentant convertir l'hidrogen i quants més siguin més s'accelerarà el seu desenvolupament.

Font: El Periódico de la energía